单层房屋墙体计算

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1、四、单层房屋墙体计算,1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算(1)基本假定静力分析时，纵墙顶端的水平位移由屋盖结构承受(不动铰支座)，其值认为为零。假定为：1)纵墙下端在基础顶面处固接，上端与屋架或屋面梁铰接。下端固接：单层房屋高度较大，需考虑水平风荷载的作用，墙底部截面的弯距和轴力都较大，弯距作用不可忽略。上端铰接：反映两构件实际存在的非整体特点。2)屋盖结构可作为纵墙上端的不动铰支座。刚性方案房屋空间性能显著，荷载作用下排架的柱顶水平位移可以被忽略，屋盖结构可作为墙体的不动铰支座。,四、单层房屋墙体计算 1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续1),+,=,(2)计算简图规范：单层房屋在荷载作用

2、下，墙柱可视为上端不动铰支承于屋盖，下端嵌固于基础的竖向构件。即：每片纵墙均可按上端支承在不动铰，下端支承在固定支座上的竖向构件，单独进行计算(由计算简图作简化)。,单层刚性方案纵墙计算简图,四、单层房屋墙体计算 1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续2),(3)作用荷载1)水平荷载(风荷载)：作用于屋面上与墙面上两部分。屋面 (包括女儿墙)上的风荷载：一般简化为作用在屋架(或屋面梁)与墙体连接处(即墙顶处)的集中力W。屋面集中力W。墙面 上的风荷载：均作为均布荷载，迎风面上为压力q1，背风面上为吸力q2。墙面均布荷载q。设计中为了组合不利内力，墙面风荷载应考虑左风和右风两个方向。对于屋面集中

3、力W，由于刚性方案房屋空间作用显著，可由不动铰支座承担而不作考虑。,四、单层房屋墙体计算 1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续3),=,a,b,q1,q2,A,B,A,B,a,b,W,+,风荷载作用下单层刚性方案纵墙计算简图,q1,q2,H,屋面集中力W由不动铰支座承担而不作考虑。,墙顶无水平位移，按单个排架柱计算,屋面集中力W墙面均布荷载q,四、单层房屋墙体计算 1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续4),(3)作用荷载2)竖向荷载(屋面荷载和墙体自重)：屋面荷载：包括屋盖恒载、屋面活载或雪荷载。这些荷载通过屋架或屋面梁，以集中力形式作用于墙顶。墙体自重：注意变截面墙柱，上阶柱自重将对下阶

4、柱截面产生弯距。,a,b,NLga NLqa GA,NLgb NLqbGB,e,e,a,b,eL,eL,四、单层房屋墙体计算 1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续5),a,b,q1,q2,A,B,W,H,NLM,NLM,=,A,B,a,b,+,q1,q2,NLM,NLM,(4)内力计算墙顶无水平位移，按单个排架计算。每片纵墙均可按上端由不动铰支承，下端嵌固于基础的竖向构件，单独进行计算。,单层刚性方案房屋纵墙内力计算简图,0.33,四、单层房屋墙体计算 1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续6),A,A,a,a,Ra,Ra,RA,RA,NLM,Mx,H,x,MA,Ma,q,MA,Ma,Mx,

5、H,竖向荷载作用下的内力(利用对称性) M=NLeL Ma=M，MA=-M/2 Ra=-RA=-3M/2H离上端x处的弯距： Mx=M(2-3x/H)/2,水平荷载作用下的内力 Ra=3qH/8 RA=5qH/8 Ma=0 MA=qH2/8离上端x处的弯距： Mx=-qHx(3-4x/H)/8当x=3H/8时，Mmax=-9qH2/128,x,四、单层房屋墙体计算 1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续7),Mmax,x,I,I,III,III,II,II,(5)控制截面和内力组合1)墙截面取窗间墙宽度,可简化取为窗间墙截面，对内力计算影响不大。,2)三个控制截面：-，-，- 荷载 荷载组合

6、控制截面内力 控制截面内力组合 控制截面最不利内力 墙柱承载力计算3)墙柱承载力验算： -截面：偏压、局压；-截面：偏压；-截面：偏压。,四、单层房屋墙体计算 2.单层弹性方案房屋承重纵墙的计算,(1)基本假定与计算简图 横墙间距大，房屋空间刚度很小，故墙柱内力可按有侧移的平面排架计算。假定为： 1)屋架或屋面梁与墙柱顶端铰接，下端嵌固于基础顶面。 2)屋架或屋面梁视作刚度无限大的系杆，在轴力作用下无伸缩变形，故在荷载作用下，柱顶水平位移处处相等。,单层弹性方案房屋纵墙内力计算简图,a,b,q1,q2,A,B,W,H,NLM,NLM,0.77,四、单层房屋墙体计算 2.单层弹性方案房屋承重纵墙

7、的计算(续1),(2)内力计算：以单跨等截面墙的单层弹性方案房屋为例，取一个开间作为计算单元。,A,a,Ra,RA,NLM,Mx,H,x,MA,Ma,a,b,A,B,NLM,NLM,1)竖向荷载作用下的内力 当屋盖荷载对称时，排架柱顶将不产生侧移，内力计算与刚性方案相同。 M=NLeL Ma=-Mb=M MA=-MB=-M/2 Ra=-RA=-Rb=RB=-3M/2H离上端x处的弯距： Mx=M(2-3x/H)/2,竖向荷载作用下单层弹性方案房屋纵墙内力计算,四、单层房屋墙体计算 2.单层弹性方案房屋承重纵墙的计算(续2),2)水平荷载作用下的内力内力计算分三步(称为二步迭加)。a)在排架柱顶

8、附加一不动铰支座，以阻止水平位移，形成无侧移的平面排架，求出不动铰支座的水平反力R和杆件内力(方法同刚性方案) 。b)将求出的柱顶反力R反向作用于排架顶端，求出各杆内力。c)将上述二种计算结果迭加，抵消附加的柱顶反力R，仍然形成有侧移的平面排架，即可得弹性方案房屋的内力计算结果。,四、单层房屋墙体计算 2.单层弹性方案房屋承重纵墙的计算(续3),a,b,q1,q2,A,B,W,H,=,水平荷载作用下单层弹性方案房屋纵墙内力计算,0.77,a,b,q1,q2,A,B,W,+,R,a,b,A,B,R,(a),(b),(c),MA,MB,MA,MB,四、单层房屋墙体计算 2.单层弹性方案房屋承重纵墙

9、的计算(续4),四、单层房屋墙体计算 2.单层弹性方案房屋承重纵墙的计算(续5),(2)控制截面：两个控制截面：柱顶I-I截面，柱底II-II截面.一般危险截面在柱底II-II.柱的计算高度为1.5H.承载力验算同刚性方案: 柱顶-截面：偏压、局压 柱底-截面：偏压,四、单层房屋墙体计算 3.单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算,(1) 计算简图 考虑房屋空间作用，在平面排架的柱顶上加上一个弹性支座，弹性支座的刚度用空间性能影响系数反映。,单层刚弹性方案房屋纵墙内力计算简图,a,b,q1,q2,A,B,W,H,NLM,NLM,0.330.77,四、单层房屋墙体计算 3.单层刚弹性方案房屋承重纵墙的

10、计算(续1),(2)内力计算：1)方法：以柱顶作用一水平集中力R为例。侧移折减为：p-s=(1-)p设弹性支座反力为x，据内力与位移成正比的关系可得： p:(1-)p=R:x则有： R-x=R 或 x=(1-)R,四、单层房屋墙体计算 3.单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算(续2),s=p,R,x,p p,R,x,=,+,p s=(1-)p,=,R=R-x,s=p,四、单层房屋墙体计算 3.单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算(续3),(2)内力计算：2)计算步骤两步迭加：a)在排架柱顶附加一不动铰支座，以阻止水平位移，形成无侧移的平面排架，求出不动铰支座的水平反力R和杆件内力(方法同弹性方案)。b

11、)将求出的柱顶反力R，以R反向作用于排架顶端，求出各杆内力。c)将上述二种计算结果迭加，抵消附加的柱顶反力R ，仍然形成具弹性支座的平面排架，即可得刚弹性方案房屋的内力计算结果。,四、单层房屋墙体计算 3.单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算(续4),a,b,q1,q2,A,B,W,H,=,水平荷载作用下单层刚弹性方案房屋纵墙内力计算,a,b,q1,q2,A,B,W,+,R,a,b,A,B,R,(a),(b),(c),MA,MB,MA,MB,以单层单跨等截面墙柱为例：屋盖荷载作用下：算法与弹性方案相同.水平风荷载作用下： MA=WH/2+(1/8+3/16)q1H2+3q2H2/16 MB=-WH/2+(1/8+3/16)q2H2+3q1H2/16,四、单层房屋墙体计算 3.单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算(续5),(3)控制截面：两个控制截面：柱顶I-I截面，柱底II-II截面.一般危险截面在柱底II-II.柱的计算高度为1.2H.承载力验算同弹性方案: 柱顶-截面：偏压、局压 柱底-截面：偏压,